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Energía renovable, energía responsable

Enviado por tellez



  1. Resumen
  2. Qué son las energías renovables?
  3. Solar
  4. Biomasa
  5. Energía eólica
  6. Energía Geotérmica
  7. Energía hidroeléctrica
  8. Energía mareomotriz
  9. Conclusiones
  10. Bibliografía y referencias
  11. Anexos

La energía ni se crea ni se destruye

Resumen:

El presente trabajo. "Energía renovable , energía responsable". Aborda que son en concreto las energías renovables, además de los métodos fundamentales de su aprovechamiento, así como la tecnología aplicada a dicho aprovechamiento destacando su impacto ambiental. Aborda conceptos, características, vías de obtención de energías a través del ambiente natural refiriéndose a los las diferentes formas de utilización de dichas fuentes energéticas.

Con este trabajo crecerá la conciencia de que solo si nos fijamos en las llamadas energías renovables aseguraremos un futuro, y un futuro limpio.

Introducción:

El mundo en el que vivimos se mueve gracias a la energía. En cada acción cotidiana, en la casa, en el trabajo, en el transporte, en la industria... la energía es el motor que nos permite funcionar. Y cada vez necesitamos más...
Pero, ¿ somos conscientes de todo lo que hay detrás de un simple interruptor de la luz y de las consecuencias que tiene en la actualidad una bombilla encendida?

La exposición Energía Renovable, Energía Responsable nos muestra, a través de una serie de paneles, de dónde proviene la energía y qué consecuencias tiene su proceso, poniendo de relieve lo importante que es,
si valoramos nuestro entorno y nuestro porvenir, que nos fijemos cada vez más en las llamadas energías renovables: la alternativa responsable que asegura un futuro limpio."

 Desarrollo:

Qué son las energías renovables?

•Entendemos como energía renovable aquella cuya fuente de obtención se renueva constantemente, poniéndose a nuestra disposición de forma periódica, frente las energías no renovables que no se renuevan o que tienen unos períodos de renovación muy largos.

Además…

ENERGÍA RENOVABLE, también llamada energía alternativa   o blanda, este término engloba una serie de fuentes energéticas que en teoría no se agotarían con el paso del tiempo. Estas fuentes serían una alternativa a otras tradicionales y producirían un impacto ambiental mínimo, pero en sentido estricto ni son renovables, como en el caso de la geotermia, ni se utilizan de forma blanda. Las energías renovables comprenden: la energía solar, la eólica ( derivada de la solar, ya que se produce por un calentamiento diferencial del aire y de las irregularidades del relieve terrestre ), la geotérmica ( producida por el gradiente térmico entre la temperatura del centro de la Tierra y la de la superficie), la hidráulica ( derivada de la evaporación del agua )y la hidroeléctrica ( se genera haciendo pasar una corriente de agua a través de una turbina ). La procedente de la biomasa ( se genera a partir del tratamiento de la materia orgánica , como por ejemplo la que procede de la madera, de residuos agrícolas y estiércol ).

 Solar:

•Recibe el nombre de energía solar aquella que proviene del aprovechamiento directo de la radiación del sol, y de la cual se obtiene calor y electricidad. El calor se obtiene mediante colectores térmicos, y la electricidad a través de paneles fotovoltaicos.

La energía del sol produce calor y hace posible que el hombre la utilice en forma directa mediante distintos elementos, es así como tenemos:

•Colectores solares: Absorben la radiación solar transfiriendo su energía calorífica al agua, que está almacenada en tubos, calentándola.

•Celdas fotovoltaicas: el sol también emite radiaciones electromagnéticas, las cuales son aprovechadas por un sistema llamado fotovoltaico, el cual transforma estas radiaciones en energía eléctrica. Este sistema se utiliza en viviendas rurales que se encuentran muy alejadas, como también en los satélites artificiales que giran alrededor de la Tierra.

• También se utilizan grandes espejos curvos, los que concentran calor sobre superficies pequeñas, transmitiéndolo al agua almacenada en tanques para generar vapor de agua y ser usado en centrales termoeléctricas en vez de calentar agua a través de la combustión de combustibles fósiles (petróleo, carbón o gas).

Sistema fotovoltaico:

•Un sistema fotovoltaico es un dispositivo que, a partir de la radiación solar, produce energía eléctrica en condiciones de ser aprovechada por el hombre. El sistema consta de los siguientes elementos:

•• Un generador solar, compuesto por un conjunto de paneles fotovoltaicos, que captan la radiación luminosa procedente del sol y la transforman en corriente continua a baja tensión (12 ó 24 V).

•• Un acumulador, que almacena la energía producida por el generador y permite disponer de corriente eléctrica fuera de las horas de luz o días nublados.

•• Un regulador de carga, cuya misión es evitar sobrecargas o descargas excesivas al acumulador, que le produciría daños irreversibles; y asegurar que el sistema trabaje siempre en el punto de máxima eficiencia.

•• Un inversor (opcional), que transforma la corriente continua de 12 ó 24 V almacenada en el acumulador, en corriente alterna de 230 V

Solar térmica:

 •Consiste en el aprovechamiento directo del sol.

•Con el empleo de un conjunto de conectores se logra la forma más sencilla de generación a partir del sol; estos colectores calientan agua para producir vapor que a su vez hace girar una turbina.

Biomasa:

La Biomasa, abreviatura de "masa biológica", comprende una amplia diversidad de tipos de combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de recursos biológicos. La biomasa comprende un amplísima gama de materiales orgánicos que son incorporados y transformados por el reino animal, incluido el hombre. El hombre, además, la transforma por procedimientos artificiales para obtener bienes de consumo. Todo este proceso da lugar a elementos utilizables directamente, pero también a subproductos que tienen la posibilidad de encontrar aplicación en el campo energético. A cada tipo de biomasa corresponde una tecnología diferente; así, la biomasa sólida, como es la madera, se quema o gasifica, mientras que la biomasa líquida, como aceites vegetales, se utiliza directamente en motores o turbinas, y la biomasa húmeda se puede convertir biológicamente en gas de combustión.

Para una mejor ilustración de los tipos de biomasas ver anexo #1.

Métodos más utilizados en la obtención de la energía de la biomasa:

1.Energía por combustión directa:
La combustión directa es un proceso muy antiguo y se refiere a la combustión de la leña, los residuos forestales y los residuos orgánicos (bosta, celulosa y otros) para obtener calor, especialmente a nivel del hogar.
•2. Energía por conversión térmica:
Se refiere esencialmente a la pirolisis o destilación de la madera en productos secundarios: carbón de leña, alquitrán, alcohol metálico o metanol y gas pobre, entre otros. En el Perú se usan estos procesos sólo artesanalmente para la obtención de carbón de leña en la costa norte y en la amazonía.

Otros métodos son:

3. Energía por fermentación alcohólica:
Consiste en producir alcohol a partir de materias y restos orgánicos mediante la fermentación alcohólica. Existen las técnicas para producir alcohol a partir de la caña de azúcar, la yuca, la madera y los restos celulósicos. El alcohol es considerado una de las posibilidades de sustitución de los combustibles fósiles. En el país se produce con la melaza de la caña de azúcar.
•4. Energía por fermentación anaeróbica:
Consiste en la producción de gas en cámaras cerradas mediante la fermentación de desechos orgánicos (excrementos, residuos orgánicos, etc.) sin la participación de oxígeno y con bacterias anaeróbicas. Las instalaciones cerradas se denominan digestores de biogás o biodigestores o plantas de biogás. El gas obtenido es una fuente económica para iluminación de viviendas, gas de cocina, calefacción, etc.

Sin olvidar:

5. Energía animal:
Es el uso de animales de carga para arar los campos, como también para mover trapiches y molinos. Su uso está bastante difundido en las zonas rurales (vacunos, caballos, burros, mulos y llamas).

Perdida de la masa vegetal:

Para reducir el impacto ambiental que produce la explotación a gran escala de la masa vegetal con fines energéticos, se han dictado leyes y normativas para regular su uso y preservación.

También se están haciendo esfuerzos para enseñar su explotación racional a los sectores más pobres de la población, los cuales cortan de modo indiscriminado árboles y arbustos sin ninguna precaución reforestadota. Uno de los medios para evitar el impacto ambiental antes mencionado, es mejorar la calidad de vida de los sectores de bajos recursos, dándoles accesos al uso de otros energéticos (electricidad o gas), para satisfacer sus necesidades básicas de energía.

Hasta ahora, la eficiencia en el consumo de la energía para disminuir el derroche, sistemas de reciclaje y tratamiento de residuos tóxicos, son algunas de las alternativas más eficaces para minimizar el impacto global que produce el uso de la energía en el planeta.

Por sectores,  el doméstico representa más de la mitad del consumo, seguido de la industria papelera con el 18%. Considerando los distintos tipos de biocombustibles utilizados, el primer lugar lo ocupan las leñas y astillas (50%), seguido de lejías negras (15%), serrines y virutas (12%), orujo de aceituna (8%), cortezas (7%) y carbón vegetal (3%). (ver anexo #2)

Los cultivos energéticos y los  residuos agrícolas herbáceos representan la mayor parte del consumo.(ver anexo #3)

Energía eólica:

•La energía eólica se considera una forma indirecta de energía solar, puesto que el sol, al calentar las masas de aire, produce un incremento de la presión atmosférica y con ello el desplazamiento de estas masas a zonas de menor presión. Así se da origen a los vientos como un resultado de este movimiento, cuya energía cinética puede transformarse en energía útil, tanto mecánica como eléctrica.

…primero saber que:

Molino es una máquina que transforma el viento en energía aprovechable. Esta energía proviene de la acción de la fuerza del viento sobre unas aspas oblicuas unidas a un eje común. El eje giratorio puede conectarse a varios tipos de maquinaria para moler grano, bombear agua o generar electricidad. Cuando el eje se conecta a una carga, como una bomba, recibe el nombre de molino de viento. Si se usa para producir electricidad se le denomina generador de turbina de viento.

Hay dos tipos de equipamiento que se utilizan para el aprovechamiento de la energía eólica:

1.Los molinos usados para extraer agua del subsuelo, están compuesto por un número elevado de palas (12 a 16). Son activados a baja velocidad del viento accionando una bomba que extrae el agua del subsuelo.

2.Los aerogeneradores son utilizados para producir electricidad. Tienen menos cantidad de palas, un rotor y un generador que se mueve por arrastre del rotor.

 Ventajas:

La energía eólica presenta ventajas frente a otras fuentes energéticas convencionales :

•Procede indirectamente del sol , que calienta el aire y ocasiona el viento .

•Se renueva de forma continua .

•Es inagotable .

•Es limpia . No contamina .

•Es autóctona y universal . Existe en todo el mundo .

•Cada vez es más barata conforme avanza la tecnología .

•Permite el desarrollo sin expoliar la naturaleza , respetando el medio ambiente .

•Las instalaciones son fácilmente reversibles. No deja huella .

Geotérmica:

•La energía geotérmica corresponde a la energía calorífica  contenida en el interior de la tierra, que se transmite por conducción térmica hacia la superficie, la cual es un recurso parcialmente renovable y de alta disponibilidad. El conjunto de técnicas utilizadas para la exploración, evaluación y explotación de la energía interna de la tierra se conoce como geotermia.

Un campo geotérmico es fundamentalmente un depósito natural de agua a alta presión y temperatura, bajo la corteza de la tierra. Los elementos esenciales que determinan su conformación son:

•Existencia de una fuente de calor, y que no sea muy profundo. Esta fuente de calor puede producirse por la actividad volcánica o por la interacción entre dos placas tectónicas.

•  Presencia de formaciones geológicas permeables  de la reserva

• Presencia de estructuras geológicas sobre el yacimiento, que actúen como una capa sello, impermeable, favoreciendo la conservación del calor y de la presión de la reserva.

Tipos de campos geotérmicos:

En algunas zonas de la Tierra, las rocas del subsuelo se encuentran a temperaturas elevadas. La energía almacenada en estas rocas se conoce como energía geotérmica. Para poder extraer esta energía es necesaria la presencia de yacimientos de agua cerca de estas zonas calientes. La explotación de esta fuente de energía se realiza perforando el suelo y extrayendo el agua caliente. Si su temperatura es suficientemente alta, el agua saldrá en forma de vapor y se podrá aprovechar para accionar una turbina.
    Podemos encontrar básicamente tres tipos de campos geotérmicos dependiendo de la temperatura a la que sale el agua:

•La energía geotérmica de alta temperatura

•La energía geotérmica de temperaturas medias

•Campo geotérmico de baja temperatura

Funcionamiento de plantas y "centrales geotérmicas":

Una vez que se dispone de pozos de explotación se extrae el fluido geotérmico que consiste en una combinación de vapor, agua y otros materiales. Éste se conduce hacia la planta geotérmica donde debe ser tratado. Primero pasa por un separador de donde sale el vapor y la salmuera y líquidos de condensación y arrastre, que es una combinación de agua y materiales. Esta última se envía a pozos de reinyección para que no se agote el yacimiento geotérmico. El vapor continúa hacia las turbinas que con su rotación mueve un generador que produce energía eléctrica. Después de la turbina el vapor es condensado y enfriado en torres y lagunas.

Tipos de centrales geotérmicas:

  1. El tipo que se construya depende de las temperaturas y de las presiones de la reserva. Una reserva de vapor "seco" produce vapor pero muy poca agua. El vapor es entubado directamente en una central de vapor "seco" que proporciona la fuerza para girar el generador de turbina. El campo de vapor seco más grande del mundo es The Geysers, unas 90 millas al norte de San Francisco.

2)Una reserva geotérmica que produce mayoritariamente agua caliente es llamada "reserva de agua caliente" y es utilizada en una central "flash". El agua que esté entre 130 y 330ºC es traída a la superficie a través del pozo de producción donde, a través de la presión de la reserva profunda, algo del agua se convierte inmediatamente en vapor en un "separador". El vapor luego mueve las turbinas.
  3)  Una reserva con temperaturas entre 110 y 160ºC no tiene suficiente calor para producir rápidamente suficiente vapor pero puede ser utilizada para producir electricidad en una central "binaria". En un sistema binario el agua geotérmica pasa a través de un intercambiador de calor, donde el calor es transferido a una segundo líquido que hierve a temperaturas más bajas que el agua. Cuando es calentado, el líquido binario se convierte en vapor, que como el vapor de agua, se expande a través y mueve las hélices de la turbina. El vapor es luego recondensado y convertido en líquido y utilizado repetidamente. En este ciclo cerrado, no hay emisiones al aire.

Energía mareomotriz:

•Los océanos albergan energías de nivel incalculable que apenas aprovechamos. Realmente, sólo existe una cuarta parte del planeta que no está cubierta de agua, las otras tres partes guardan recursos energéticos de gran valor si supiéramos aprovecharlas; y no sólo de tipo energético, también recursos animales, minerales o vegetales.

•Se estima que en el siglo XXI la mayor parte de la energía que consuma la humanidad será extraída de los océanos. Actualmente apenas está explotada; las investigaciones se centran sobre todo en las mareas y el oleaje, tanto una como otra ofrece expectativas, no en vano son fuentes permanentes con gran potencial y además 100% renovables, aunque es la energía por mareas la que podría dar el mejor rendimiento con menores complicaciones técnicas.

¿Por qué se producen las mareas?...

•Las mareas es el primer punto de atención de las posibles energías marinas explotables. Como se sabe, son producidas por la Luna debido a la atracción que su masa y proximidad a la Tierra ejerce sobre todos los objetos que ésta contiene. Sin embargo, el agua por su fácil movilidad es afectada en mayor medida, provocando la elevación del nivel del mar cíclicamente en aquellas regiones de la Tierra por donde pasa nuestro satélite, que según el punto geográfico puede ser de sólo unos pocos centímetros hasta varios metros; la inclinación de la Tierra también afecta a estas variaciones. Durante todo el año se produce el ciclo de las mareas (dos pleamar y dos bajamar cada 24 horas) y son perfectamente predecibles.

¿Cómo se aprovecha la energía de las mareas?...

Las centrales mareomotrices, pueden ser una alternativa ideal con menor coste ecológico. El sistema, como se dijo, se basa en una variante del descrito para los embalses de los ríos. El objetivo es retener el agua de las mareas cuando comienzan a subir, y mantenerlas cuando comiencen a descender hasta que hayan alcanzado su mínimo. La energía potencial del agua acumulada es empleada para mover las turbinas, al estilo del embalse de río, haciéndolas pasar por un conducto estrecho que le da una alta presión.

Instalación mareomotriz:

La instalación mareomotriz pose una serie de compuertas accionadas por motores gobernadas desde una central, que permiten inundar los embalses cuando la marea sube. Cuando ésta ha llegado a su límite superior las compuertas se cierran reteniendo el agua en su interior, el cual es soltada durante la bajamar a través de unos conductos mucho más pequeños que le inciden alta presión, y en el cual se encuentran instaladas unas turbinas generadoras de electricidad. Lógicamente, en estos embalses al existir menor altura, según el principio de Pascal el agua saldrá a menor velocidad que en un embalse de río, sin embargo esta compensado por la superficie, que al ser mayor permite instalar también un número superior de turbinas, que combinadas pueden igualar a la energía producida por el embalse de río, e incluso superarla, pues así como en un río estamos limitados por la altura máxima que podríamos construir, en el mar esta limitación sólo la marca el coste de las instalaciones.

Energía de las olas:

Otra forma de energía marina que podría ser aprovechable es la del oleaje, aunque todavía en estudio. El principio para su explotación estaría centrado en la disposición de una gran red de boyas flotantes, los cuales tendrían la facultad de girar alrededor de unos ejes fijos. Cuando el oleaje golpease estas boyas las empujaría hacia atrás, recuperando por si mismas la posición inicial cuando la ola hubiese pasado. Cada boya tendría acoplado un generador que aprovecharía el movimiento de la boya para convertirlo en electricidad.

Así como la central mareomotriz tiene excelentes expectativas, el sistema de oleaje presenta dificultades, algunas de importancia. Hay que tener en cuenta que el oleaje no es un fenómeno estable; además, por debajo de determinado nivel de olas la generación de energía podría ser nula. El mismo problema podría darse por exceso, si la amplitud de las olas es excesiva podría dañar los dispositivos. Estas limitaciones no permiten pensar en una aplicación práctica, por lo que cabe estimar que solamente tendría interés en determinadas zonas, donde existen condiciones estables para su utilización.

 Energía hidroeléctrica:

La hidroelectricidad, al igual que la energía eólica y solar, es un recurso energético "limpio" y renovable, cuyo adecuado aprovechamiento no produce trastornos ecológicos y se utiliza como importante recurso energético en casi todos los países del mundo.

La potencia obtenida a través de los recursos hidráulicos depende del volumen de agua que fluye por unidad de tiempo y de la altura de caída de ésta.

Central hidroeléctrica:

•Una central hidroeléctrica es un conjunto de obras destinadas a convertir la energía cinética y potencial del agua, en energía utilizable como es la electricidad. Esta transformación se realiza a través de la acción que el agua ejerce sobre una turbina hidráulica, la que a su vez le entrega movimiento rotatorio a un generador eléctrico.

Funcionamiento:

La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo XX. Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos o tuberías forzadas, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis se utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales.

Además de las centrales situadas en presas de contención, que dependen del embalse de grandes cantidades de agua, existen algunas centrales que se basan en la caída natural del agua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman de agua fluente. Una de ellas es la de las Cataratas del Niágara, situada en la frontera entre Estados Unidos y Canadá.

Conclusiones:

¿A qué llamamos energías renovables?
Las energías renovables son aquellas que utilizan recursos capaces de renovarse ilimitadamente. Hablamos del sol, el agua, el viento...
¿De dónde vienen?
De manera directa o indirecta la mayoría proceden del SOL. La cantidad de Energía Solar que llega a la tierra es 28.000 veces superior a la cantidad de energía primaria convencional que consumimos.
¿Dónde están?
Es la riqueza que nos rodea. Abrimos la puerta de casa y nos deslumbra el sol, nos refresca la brisa del viento...
No tenemos que importarlas de ningún país. Están en nuestros valles, nuestros, ríos, nuestras montañas...
¿Por qué se les llama la energía verde?
Porque es una energía limpia. Su impacto ambiental es mínimo, porque no utiliza recursos agotables y no generan contaminantes.

Sólo con fuentes de energía autóctonas, inagotables y limpias, como las renovables, se concibe un futuro próspero y sostenible para nuestras sociedades.

Bibliografía y referencias:

Remitirse, para más información, a centros de Ciencia-Tecnología y Medio Ambiente; además a las direcciones electrónicas siguientes:

soliclima.com

cubasolar.cu

panoramaenergetico.com

solartec.org

ecoestadistica.com

censolar.es

iframe.accld.com

Anexos:

Anexo #1:

Tipos de biomasa

Anexo #2:

Consumo (Ktep)

Tipo de biomasasr

Autor :

Ing. Yoel Téllez González

Ingeniero en Electrónica y telecomunicaciones y Profesor de la Universidad Hermanos Saiz Montes de Oca, en la provincia de Pinar del Río, Cuba.

Este documento fue creado el sábado 9 de abril del 2005.


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